Теория надежности для специальности 160905 (201300)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)

УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой КИПР, проф.

_____ _______ В.Н.Татаринов "___"__________ 2012 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРАКТИЧЕСКИМ И ЛАБОРАТОРНЫМ ЗАНЯТИЯМ И

САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ

По дисциплине Теория надежности (региональный компонент)

Для специальности 160905 (201300) – Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования

Факультет радиоконструкторский РКФ)

Профилирующая кафедра _ Конструирования и производства радиоаппаратуры (КИПР)

Курс – 3 Семестр – 6

Учебный план набора 2008 г. и последующих лет

Распределение учебного времени
			Всего часов
Лекции			28 часов
Лабораторные занятия			8 часов
Практические занятия			18 часов
Всего ауд. занятий			54 часов
Самостоятельная работа			96 часов
Общая трудоёмкость			150 часов
Экзамен	–	семестр
Зачёт	5 семестр семестр
Разработал:
Доцент каф. КИПР			В.Г. Козлов

2012

СОДЕРЖАНИЕ

1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ…………………………….. ...................................................... 3

2СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ. ЛЕКЦИИ (28 Ч; САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 30 Ч.)…………………………….………4

3УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ И САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ НА ПРАКТИЧЕСКИХ И ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЯХ……………..…...5

3.1Основная литература:…………………….………………………….5

3.2Дополнительная литература................................................................ 5

3.3Перечень методических указаний…………………………………..6

3.4. Самостоятельная работа студентов на практических занятиях: шестой (осенний) семестр 9 занятий – 18ч, самостоятельная работа 42 ч…...7

3.5. Самостоятельная работа студентов на лабораторных занятиях…9

4 СВОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ “ ТЕОРИЯ НАДЕЖНОСТИ ”………..9

5 РЕЙТИНГОВАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА АУДИТОРНОЙ И САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТ…………………….…11

6 ТЕСТЫ И ВОПРОСЫ ПО ТЕОРИИ НАДЁЖНОСТИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОСТАТОЧНЫХ ЗНАНИЙ В РЕЗУЛЬТАТЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ…………………………14

6.1Тесты и по теории надёжности для контроля остаточных зна-

ний………………………………………………………………………………..14

6.2Вопросы по теории надёжности для контроля остаточных зна-

ний………………………………………………………………………………..21

2

1. Цели и задачи дисциплины, её место в учебном процессе. 1.1. Цели преподавания дисциплины

Целями преподавания дисциплины «Теория надежности» по специальности 210201 являются:

- ознакомление студентов с основными положениями теории надёжности радиоэлектронных средств (РЭС) и методами обеспечения надёжности;

- ознакомление студентов методами и средствами контроля, диагностирования изделий, с основными теоретическими положениями прогнозирования технического состояния, диагностики.

1.2Задачи изучения дисциплины:

1.2.1В результате изучения курса студенты должны иметь представление:

-о конструктивно-эксплуатационных свойствах РЭС.

1.2.2.В результате изучения курса студенты должны знать и уметь

использовать:

-основы теории надёжности РЭС;

-количественные характеристики надёжности невосстанавливаемых

ивосстанавливаемых устройств;

-методы испытания на надёжность;

-статистические характеристики надёжности устройств в условиях

производства и эксплуатации и методы обработки статистических данных по надежности РЭС;

-методы обработки результатов испытаний с целью определения показателей надёжности;

-надёжность резервированных систем: методы и средства повыше-

ния надёжности РЭО, методы расчёта надёжности резервированных систем; - уметь, исходя из заданной надёжности на устройство или блок,

произвести разработку требований к надёжности узлов и элементов;

- современную	вычислительную технику при исследовании тех-
нических систем и для	решения прикладных задач надёжности и диагности-
ки;

- основные положения теории прогнозирования технического состо-

яния.

1.3. Перечень дисциплин и разделов (тем), необходимых студентам для изучения данной дисциплины.

Данная дисциплина является общей профессиональной дисциплиной по выбору (ЕН.Р.1) в цикле рабочего учебного плана. Она базируется на знаниях полученных при изучении физики, математики, теории вероятностей, информатики, метрологии. Дисциплина является базовой для специальных дисциплин, а также для дипломного проектирования.

3

2. Содержание дисциплины. Лекции (28 ч; самостоятельная работа 30

ч.)

Часы самостоятельной работы определяются путём суммирования часов по проработке лекционного материала (10 ч.) и часов по изучению тем (вопросов) теоретической части курса, отводимых на углубленную проработку с использованием литературы (20 ч.).

2.1. Наименование тем, их содержание, объём в часах лекционных занятий.

2.1.1Тема 1. Введение: основные понятия и определения теории надежности. Организация самостоятельной работы студентов, рейтинговая оценка успеваемости (2 ч., самостоятельная работа 1 ч.).

2.1.2Тема 2. Виды объектов, виды состояний объектов и характеристики состояний объектов (2 ч., самостоятельная работа 1 ч.).

2.1.3Тема 3. Количественные характеристики надёжностипоказатели надёжности (6 ч., самостоятельная работа 3 ч.+ 2 ч. = 5 ч.).

2.1.4Тема 4. Распределения Пуассона, Эрланга и временные зависимости показателей надежности для законов распределения наработки на отказ, характерных для участка приработки и участка постепенных износовых отказов (2 ч., самостоятельная работа 2 ч.).

2.1.5Тема 5. Выбор номенклатуры показателей надёжности и задание требований по надёжности (2 ч., самостоятельная работа 2 ч.).

2.1.6Тема 6. Расчёт надежности по внезапным отказам (4 ч., самостоятельная работа 4ч.+ 3 ч. = 7 ч..).

2.1.7Тема 7. Надёжность резервированных систем (3 ч., самостоятельная работа 2ч.+ 2 ч. = 4 ч.).

2.1.8Тема 8. Испытания на надёжность (3 ч., самостоятельная работа

2ч.+ 2 ч. = 4 ч.).

2.1.9Тема 9. Статистические характеристики надёжности устройств в условиях испытаний и эксплуатации. Заключение (4 ч., самостоятельная работа 2ч.+ 2 ч. = 4 ч.).

2.2. Темы для самостоятельного изучения с целью расширения знаний по разделам

2.2.1. Расчёт показателей надёжности невосстанавливаемых изделий. 2.2.2. Расчёт показателей надёжности восстанавливаемых изделий. 2.2.3. Ориентировочный расчет надёжности.

2.2.4. Окончательный расчет надёжности. 2.2.5. Расчет надёжности резервированных РЭС.

2.2.6. Расчет надёжности при выборочных испытаниях.

2.2.7. Обработка статистических данных. Исключение ошибок.

2.2.8. Обработка статистических данных. Расчет и построение гистограмм, полигонов и доверительных границ.

4

3. Учебно-методические материалы по дисциплине и самостоятельная работа студентов на практических и лабораторных занятиях

3.1. Основная литература.

3.1.1.Теория надежности: Учебное пособие / Козлов В. Г. - Томск,

ТУСУР, – 2012. 138 с. http://edu.tusur.ru/training/publications/1274.

3.1.2.Государственный экзамен по специальности 160905 «Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования»: Учебное пособие для подготовки студентов к сдаче теоретической части Государственного экзамена / Козлов В. Г., Масалов Е. В., Шостак А. С., Татаринов В. Н. - Томск, ТУСУР, – 2012. 171 с. http://edu.tusur.ru/training/publications/1256.

3.1.3. Государственный экзамен по специальности 210201 – «Проектирование и технология радиоэлектронных средств». Методические материалы для подготовки студентов к сдаче теоретической части Государственного экзамена / В.Г.Козлов, Д.В.Озёркин, А.С.Шостак и др.; Под редакцией Д.В.Озёркина. Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012. – 194 с. http://edu.tusur.ru/training/publications/1225.

3.2.Дополнительная литература.

3.2.1.Основы теории надежности. Практикум: Учебное пособие для вузов / А. М. Половко, С. В. Гуров. – СПБ: БХВ - Петербург, 2006. 557 с. Экземпляры всего: 20,

анл (3), счз1 (1), счз5 (1), аул (15).

3.2.2.Основы теории надежности : Учебное пособие для вузов / А. М. Половко , С. В. Гуров..– СПб. : БХВ -Петербург, 2006. - 702 с. Экземпляры всего: 30, анл (5), счз1 (1), счз5 (1), аул (23)

3.2.3.Раводин О. М. Надежность, контроль и диагностика ЭВС и программного обеспечения : учебное пособие.- Томск : ТМЦДО, 2006. - 159 с. Экземпляры всего: 19,

счз1 (2), счз5 (2), анл (2), аул (13).

3.2.4.Леонов А.И., Дубровский Н.Ф. Основы технической эксплуатации бытовой РЭА. – М.: Легпромбытиздат, 1991. - 272 с. Экземпляры всего: 5, анл (2), аул (3).

5

3.2.5. Сборник задач по теории надежности: сборник задач / А.

М. Половко [и др.] ; ред. А. М. Половко, ред. И. М. Маликов. - М.: Советское радио, 1972. - 406с. Экземпляры всего: 12, аул (4), анл (2), счз1 (3), счз5 (3).

3.2.6.Конструирование и производство радиоаппаратуры : Учебное пособие / ред. А. К. Майер. - Томск : Издательство Томского университета,

1984. - 352 с. Экземпляры всего: 125, счз1 (4), счз5 (2), аул (114), анл (5).

3.2.7.Серафинович Л.П. Расчёт надёжности и конструирование радиоэлектронной аппаратуры: Справочное руководство. – Томск: : Издательство Томского университета, 1972. - 210 с. Экземпляры всего: 99,

аул (86), анл (4), счз1 (7), счз5 (2).

3.2.8.Серафинович Л.П. Статистическая обработка опытных данных.

–Томск: изд. Томск. ун-та, 1980. - 73 с. Экземпляры всего: 46, анл (33), аул

(5), счз1 (8).

3.2.9.Серафинович Л.П. Статистическая обработка опытных данных: учебное пособие. – Томск: ТУСУР, 1999. - 66 с. Экземпляры всего: 93, анл

(10), аул (68), счз1 (5), счз5 (10).

3.2.10.Техническая диагностика и ремонт бытовой радиоэлектронной аппаратуры : Учебное пособие для вузов / Б. П. Хабаров, Г. В. Куликов, А. А. Парамонов ; ред. : Г. В. Куликов. - М. : Горячая линия-Телеком, 2004. - 376 с. Экземпляры всего: 32, анл (5), счз1 (1), счз5 (1), аул (25).

3.2.11. Яншин А.А. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности ЭВА : учебное пособие для вузов. - М. : Радио и связь, 1983. - 311 с. Экземпляры всего: 60, анл (19), счз1 (3), счз5 (5), аул (33)

3.3.Перечень методических указаний

3.3.1.Методические указания для проведения практических занятий/ Козлов В. Г. - Томск, ТУСУР, – 2012. 5 с.

//edu.tusur.ru/training/publications/1272.

3.3.2.Обработка статистических данных, полученных при испытаниях на надёжность или при эксплуатации радиоэлектронных средств. Описание лабораторной работы по дисциплине «Теория надёжности» Томск,

ТУСУР, – 2012. 15 с. http://edu.tusur.ru/training/publications/1273

3.3.3.Основы проектирования электронных средств. Методическое пособие / Козлов В.Г., Кобрин Ю.П., Кондаков А.К.- Томск, ТУСУР, 2006,-

141с. (http://edu.tusur.ru/training/publications/1048).

6

3.3. 4. Озёркин Д. В. Теория надежности : Компьютерный лабораторный практикум для студентов специальности 210201. – Томск:

ТУСУР, 2012. - 127 с. http://edu.tusur.ru/training/publications/1356.

3.3.5. Методические указания по практическим занятиям и самостоятельной работе студентов. По дисциплине «Теория надежности» для специальности 160905 / Козлов В. Г. - Томск, ТУСУР, – 2012. 22 с.

//edu.tusur.ru/training/publications/ .

3.4. Самостоятельная работа студентов на практических занятиях: шестой (осенний) семестр 9 занятий – 18ч, самостоятельная работа 42 ч.

Часы самостоятельной работы определяются путём суммирования часов по подготовке к практическим занятиям (16 ч.) и часов по выполнению домашних заданий по практическим занятиям в виде решённых дома задач и часов по подготовке к контрольным работам (26 ч.).

3.4.1 Цель практических занятий и особенности их проведения

Цель и задача проведения практических занятий - практическое освоение методов расчёта показателей надёжности, расчёта надёжности изделий, расчёта надёжности резервированных РЭС, расчёта надёжности при выборочных испытаниях и расчёта статистических характеристик надёжности. Практические (семинарские) занятия направлены на закрепление и расширение знаний, полученных на лекциях и при изучении рекомендованной литературы согласно рабочей программе дисциплины. Предусмотрены практические занятия с решением задач. В ходе практических занятий проводится оценивание теоретических знаний и умений студентов по итогам решения задач. Практические (семинарские) занятия проводятся в увязке с рассмотрением соответствующих вопросов на лекциях.

Темы практических занятий с решением задач в аудитории и домашних заданий (9 занятий по 2 часа, самостоятельная работа 16 + 26 = 42 час).

Занятия 1 и 2. Расчёт показателей надёжности невосстанавливаемых изделий (4 часа, самостоятельная работа 2 ч.+ 4 ч. = 6 ч.).

Занятие 3. Расчёт показателей надёжности восстанавливаемых изделий (2 часа, самостоятельная работа 2 ч.+ 4 ч. = 6 ч.).

Занятие 4. Ориентировочный расчет надёжности (2 часа, самостоятельная работа 2 ч.+ 4 ч. = 6 ч.).

Занятия 5 и 6. Окончательный расчет надёжности (4 часа, самостоятельная работа 4 ч.+ 6 ч. = 10 ч.).

Занятия 7 и 8. Расчет надёжности резервированных РЭС (4 часа, самостоятельная работа 4 ч.+ 4 ч. = 8 ч.).

Занятие 9. Расчет надёжности при выборочных испытаниях (2 часа, самостоятельная работа 2 ч.+ 4 ч. = 6 ч.).

Занятия с первого по восьмое проводятся с использованием задачника 3.2.5. из списка дополнительной литературы. Девятое занятие проводится с использованием основной литературы 3.11. При этом студентам выдаются

7

в зависимости от номера варианта приведённые ниже задачи для самостоятельной работы по теме: контрольные выборочные испытания на надёжность по методу однократной выборки.

Задача 1 Известно, что значение нижнего браковочного уровня вероятности без-

отказной работы изделий Р2(tГ) для гарантированного времени tГ при риске заказчика β. Требуется рассчитать план контроля надёжности при n / N < 0,1.

Значения величин Р2(tГ), β и tГ приведены в таблице 1 и зависят от номера варианта, представляющего трёхзначное число.

Таблица 10

Первая цифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
номера вари-
анта
Р2(tГ)	0,9	0,94	0,92	0,93	0,95	0,97	0,91	0,92	0,93	0,94
Вторая цифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
номера вари-
анта
β	0,1	0,2	0,1	0,2	0,1	0,2	0,1	0,2	0,1	0,2
Третья цифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
номера вари-
анта
tГ, час	300	400	500	250	350	450	550	330	480	600

Задача 2

Известно, что для принимаемой партии изделий верхний браковочный уровень вероятности безотказной работы Р1 (при риске поставщика α), а нижний браковочный уровень вероятности безотказной работы Р2 (при риске заказчика β) для гарантированного времени tГ. Требуется рассчитать план контроля надёжности. Значения Р2(tГ), β и tГ приведены в таблице 1 и зависят от номера варианта, представляющего трёхзначное число, а значения Р1(tГ) и

αприведены в таблице 2. Таблица 2

Первая цифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
номера вари-
анта
Р1(tГ)	0,92	0,95	0,93	0,96	0,97	0,98	0,93	0,94	0,95	0,95
Вторая цифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
номера вари-
анта
α	0,1	0,2	0,1	0,2	0,1	0,2	0,1	0,2	0,1	0,2

8

Задача 3

Известно браковочное значения вероятности Р2 для гарантированного времени tГ и риск заказчика β. Отношение времени испытаний tИ к гарантированному времени безотказной работы tГ равно tИ / tГ .

Требуется рассчитать план контроля надёжности при экспоненциальном законе распределения вероятности безотказной работы..

Значения Р2(tГ), β и tГ приведены в таблице 1 и зависят от номера варианта, представляющего трёхзначное число, а значение отношения tИ / tГ приведено в таблице 3.

Таблица 3

Первая цифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
номера вари-
анта
tИ / tГ	0,1	0,2	0,5	0,2	0,1	0,5	0,1	0,2	0,5	0,2

Опрос и проверка остаточных знаний по вопросам проводятся как во время практических занятий, так и во время лекций.

3.5. Самостоятельная работа студентов на лабораторных занятиях

Общая тема занятий: Обработка статистических данных. Каждому студенту выдаётся таблица статистических данных, в общем случае, представляющая простой статистический ряд, в котором статистические данные изменяются по величине беспорядочно.

На первом четырёхчасовом лабораторном занятии студенты выполняют следующую работу:

осуществляют построение вариационного ряда по данным статистического ряда;

исключают грубые ошибки измерения при определении статистических характеристик с помощью критерия Ирвина и метод трёх сигма;

осуществляют построение ряда распределения; осуществляют расчет и построение эмпирических кривых распреде-

ления в виде гистограммы и полигона.

На втором четырёхчасовом лабораторном занятии студенты выполняют проверку согласия закона распределения (проверку согласия между теоретической кривой для нормального закона и статистическим распределением):

проверку согласия по критерию Колмогорова с помощью вероятностной бумаги для усеченного нормального закона;

проверку согласия по критерию χ2 Пирсона.

9

Занятия проводятся с использованием основной литературы 3.11 и методических указаний 3.3.2. Обработка статистических данных, полученных при испытаниях на надёжность или при эксплуатации радиоэлектронных средств. Описание лабораторной работы по дисциплине «Теория надёжно-

сти» Томск, ТУСУР, – 2012. 15 с. http://edu.tusur.ru/training/publications/1273.

Для углублённого изучения темы студенты могут использовать дополнительная литературу 3.2.8. и 3.2.9.

Самостоятельная работа студентов планируется по времени в объёме 24 часов. Она заключается в подготовке к лабораторным работам и в оформлении отчетов по лабораторным работам с результатами расчётов и с ответами на контрольные вопросы. Подготовка к лабораторным работам оценивается преподавателем, который допускает студентов к выполнению этих работ. Защита отчета по лабораторным работам оценивается преподавателем с учётом правильности результатов расчётов, качества оформления и качества ответов на вопросы.

4. Сводные данные по самостоятельной работе студентов по дисциплине “ Теория надежности ”

Для успешного усвоения дисциплины студент должен систематически изучать лекционный материал и выполнять практические задания и активно работать на практических занятиях. Источники из перечня обязательной, дополнительной и методической литературы содержат необходимый объём материалов для освоения дисциплины.

Для систематической проработки лекционного материала студенту выделяется 10 часов самостоятельной работы, плюс 20 часов для изучения тем (вопросов) теоретической части курса, отводимых на углублённую проработку.

Для успешной подготовки к практическим занятиям студенту выделяется 16 часов самостоятельной работы, плюс 26 часов для выполнения домашних заданий по практическим занятиям в виде решённых дома задач и для подготовка к контрольным работам.

Таблица 4.1 содержит сводные данные по самостоятельной работе студентов.

10